Презентация на тему: Полимеры. Каучуки. Резина

Полимеры. Каучуки. Резина Материал к урокуподготовлен Ким Н.В.

Стереорегулярность Состав основной цепи Отношение к нагреванию Полимеры Происхождение Способполучения Формамакромолекул

Полимеры - высокомолекулярные соединения, молекулы которых состоят из множества повторяющихся структурных звеньев (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, крахмал, каучук и другие органические вещества).

Основные понятия Низкомолекулярные соединения, из которых образуются полимеры, называются мономерами.Например, пропилен СН2=СH–CH3 является мономером полипропилена:Группа атомов, многократно повторяющаяся в цепной макромолекуле, называется ее структурным звеном....-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-CH2-CHCl-...В формуле макромолекулы это звeно обычно выделяют скобками: (-CH2-CHCl-)n

Основные понятия Степень полимеризации — это число, показывающее сколько молекул мономера соединилось в макромолекулу.В формуле макромолекулы степень полимеризации обычно обозначается индексом "n" за скобками, включающими в себя структурное (мономерное) звено:n >> 1 Молекулярная масса макромолекулы связана со степенью полимеризации соотношением:М(макромолекулы) = M(звена) • n, где n - степень полимеризации, M - относительная молекулярная масса

Стереорегулярность Эластичность Цис-форма Транс-форма Нестереорегулярные Стереорегулярные Полимеры с чередованием звеньев в определенном порядке Полимеры с произвольным чередованием звеньев

1. Заместители R расположены по одну сторону от плоскости главной цепи: Пример отрезка цепи, включающего 4 звена, соединенных по типу "голова-хвост". 2. Заместители R находятся по разные стороны от главной цепи:

Состав основной цепи Элементо-Органические(силикон) Органические(белок) Неорганические(селен, теллур) Это такие полимеры, которые в основной цепи содержат атомы не углерода, а других химических элементов

Отношение к нагреванию Термопластичные(обратимо твердеют и размягчаются) Термореактивные(Вещество нельзя возвратить в вязко-текучее состояние нагреванием или растворением)

Происхождение Природное Синтетическое Искусственное

Высокомолекулярные соединения Особую, очень важную, группу органических веществ составляют высокомолекулярные соединения (полимеры). Масса их молекул достигает нескольких десятков тысяч и даже миллионов.Какова роль этих соединений? Во-первых, полимерные вещества являются основой Жизни на Земле.Органические природные полимеры – биополимеры – обеспечивают процессы жизнедеятельности всех животных и растительных организмов.

Биополимеры основные типы биополимеров нуклеиновые кислоты(ДНК, РНК) белкиполипептиды полисахариды( целлюлоза,крахмал,гликоген) полиизопрены(натур.каучук,гуттаперчаи т.д.)

Структурная организация белков. Первичная структура - определенная последовательность α- аминокислотных остатков в полипептидной цепи. Вторичная структура - конформация полипептидной цепи, закрепленная множеством водородных связей между группами N-H и С=О. Одна из моделей вторичной структуры - α-спираль. Другая модель - β-форма ("складчатый лист"), в которой преобладают межцепные (межмолекулярные) Н-связи.

Структурная организация белков. Третичная структура - форма закрученной спирали в пространстве, образованная главным образом за счет дисульфидных мостиков -S-S-, водородных связей, гидрофобных и ионных взаимодействий. Четвертичная структура - агрегаты нескольких белковых макромолекул (белковые комплексы), образованные за счет взаимодействия разных полипептидных цепей

Высокомолекулярные соединения Интересно, что из множества возможных вариантов Природа "выбрала" всего 4 типа полимеров:Во-вторых, благодаря особым, только для них характерным свойствам, полимеры (синтетические, искусственные и некоторые природные) широко используются при изготовлении самых разнообразных материалов:

Композиционные материалы Полимеры применяются для получения композиционных материалов, ионообменных смол (полиэлектролитов) …Композиционный материал (композит) - это материал, в котором наряду с основным веществом содержатся упрочняющие или модифицирующие компоненты.В состав композита входят: связующее вещество (обычно полимер), наполнитель, пластификаторы, свето- и термостабилизаторы, красители и т.п.Прочность полимерных композиций, содержащих наполнитель, обусловлена дополнительными силами, связывающими наполнитель с полимером за счет адгезии (прилипания).

Композиционные материалы Вот некоторые примеры наполнителей в композитах: сажа в резине, ткань в текстолите, бумага в гетинаксе, стеклоткань и стекловолокно в стеклопластиках, металлы (порошок или нити) в металлополимерах, взрывчатые вещества (порох) в твердом ракетном топливе, нитевидные монокристаллы Al2O3, карбидов кремния и бора, графита и т.д. в особо прочных материалах для космической техники.

ПоликонденсацияПоликонденсация Поликонденсация Это химический процесс соединения исходных молекул мономера в макромолекулы полимера, идущий с образованием побочного низкомолекулярного продукта (чаще всего воды) Это химический процесс соединения множества исходных молекул низкомолекулярного вещества (мономера) в крупные молекулы (макромолекулы) полимера. Полимеризация

Способы получения Гомополимеризация – соединение молекул одного мономера Сополиконденсация– соединение молекул двух и более исходных веществ Гомополиконденсация – соединение молекул одного мономера

Форма макромолекул Изогнутая(волокна, сера пластическая) (крахмал, полиэтилен УР) (резина, кварц) Пространственная РазветвлённаяЛинейная Скрученная(каучуки)

Каучуки Каучуки — натуральные или синтетические материалы, характеризующиеся эластичностью, водонепроницаемостью и электроизоляционными свойствами, из которых путём специальной обработки получают резину. Природный каучук получают из жидкости молочно-белого цвета, называемой латексом, — млечного сока каучуконосных растений.В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолётов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.

Открытие натурального каучука Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст около трёх миллионов лет. Каучук на языке индейцев тупи-гуарани означает «слёзы дерева». Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, возраст этих шаров не менее 900 лет.Первое знакомство европейцев с натуральным каучуком произошло пять веков назад. Собственно, история каучука началась, как ни странно, с детского мячика и школьной резинки.

В 1770 году британский химик Джозеф Пристли (Joseph Priestley) впервые нашёл ему применение: он обнаружил, что каучук может стирать то, что написано графитовым карандашом. Тогда такие куски каучука называли гуммиэластиком («смолой эластичной»).В 1791 году английский фабрикант Самуэль Пил (Samuel Peal) запатентовал способ сделать одежду водонепроницаемой с помощью обработки её раствором каучука в скипидаре.Во Франции к 1820 г. научились изготовлять подтяжки и подвязки из каучуковых нитей, сплетённых с тканью.

Первая резина В 1834 году немецкий химик Фридрих Людерсдорф (Friedrich Ludersdorf) и американский химик Натаниель Хейвард (Nathaniel Hayward) обнаружили, что добавление серы к каучуку уменьшает или даже вовсе устраняет липкость изделий из каучука. Через некоторое время он обнаружил кожеподобный материал — резину. Этот процесс был назван вулканизацией. Открытие резины привело к широкому её применению: к 1919 году было предложено уже более 40 000 различных изделий из резины.

Состав и строение натурального каучука Натуральный (природный) каучук (НК) представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой (C5H8)n (где величина n составляет от 1000 до 3000); он является полимером изопрена:

Получение синтетического каучука В разработке синтеза каучука Лебедев пошёл по пути подражания природе. Поскольку натуральный каучук — полимер диенового углеводорода, то Лебедев воспользовался также диеновым углеводородом, только более простым и доступным — бутадиеномСырьём для получения бутадиена служит этиловый спирт. Получение бутадиена основано на реакциях дегидрирования и дегидратации спирта.

Получение синтетического каучука Эти реакции идут одновременно при пропускании паров спирта над смесью соответствующих катализаторов:В качестве катализатора полимеризации 1,3-бутадиена С. В. Лебедев выбрал металлический натрий, впервые применённый для полимеризации непредельных углеводородов русским химиком А. А. Кракау.

Пластмассы и волокна Обычно полимеры редко используют в чистом виде. Как правило из них получают полимерные материалы. К числу последних относятся пластмассы и волокна.Пластмасса – это материал, в котором связующим компонентом служит полимер, а остальные составные части – наполнители, пластификаторы, красители, противоокислители и др. вещества.

Пластмассы Особая роль отводится наполнителям, которые добавляют к полимерам. Они повышают прочность и жёсткость полимера, снижают его себестоимость. В качестве наполнителей могут быть стеклянные волокна, опилки, цементная пыль, бумага, асбест и др. Поэтому такие пластмассы, как, например,полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол,фенолформальдегидные, широкоприменяются в различных отраслях промышленности, сельского хозяйства, в медицине, культуре, в быту.

Волокна Волокна – это вырабатываемые из природных или синтетических полимеров длинные гибкие нити, из которых изготавливается пряжа и другие текстильные изделия. Волокна подразделяются на природные и химические. Природные, или натуральные, волокна - это материалы животного или растительного происхождения: шёлк, шерсть, хлопок, лён.

Волокна Химические волокна получают путём химической переработки природных (прежде всего целлюлозы) или синтетических полимеров. К химическим волокнам относятся вискозные, ацетатные волокна, а также капрон, нейлон, лавсан и многие другие.

Используемый материал http://www.chemistry.ssu.samara.ru/